题目：虚拟羽毛球关键技术的研究和实现

本文以国家自然科学基金重点项目“虚拟奥运博物馆关键技术研究（60533070）”为背景，针对羽毛球这项体育运动，开展虚拟羽毛球关键技术的研究。在羽毛球系统研究过程中面临的问题主要有：首先，缺乏一种计算机能够识别的方式来描述该运动的逻辑模式；其次，尽管运动捕获技术展现逼真的人体运动，但缺乏交互性，对场景和需求变化的适应能力有限；再次，竞技项目中还涉及到球和球拍的运动模拟和交互问题。 针对上述问题，本文通过对关键技术的分析和研究，主要完成了以下几方面的工作： （1）提出描述羽毛球运动逻辑模式的方法，根据描述特征将运动员动作和羽毛球飞行轨迹进行分类，这样就大体涵盖了运动员在本方场地大部分区域的动作。给出虚拟羽毛球运动员的运动模型解决了球拍运动的采集问题； （2）针对捕获数据的场景适应能力弱和羽毛球运动员的交互问题，采用基于运动捕获技术的多种运动编辑方法，实现对虚拟运动员的移动速度和移动路径的控制。并且，开发了运动编辑工具，用户输入时间参数和路径参数，系统合成新的满足要求的运动片段，提高了有限运动片段的利用率； （3）提出一种基于高层状态机的运动合成方法，定义运动原语描述运动捕获数据库中片段的运动特征，构建基于运动原语的高层状态机，关联各离散数据片断，实现运动员的行为描述； （4）添加物理作用力模拟球的飞行轨迹，引入物理模型仿真场景中运动物体间的碰撞响应，提高系统的生动效果； 基于上述研究成果，本文设计并实现了一个虚拟羽毛球系统（Virtual Badminton System）。该系统很好地运用了这些关键技术，实现了用户与羽毛球场地内通过运动捕获数据驱动的虚拟角色可以进行羽毛球比赛的虚拟对抗。并且，该系统在国家自然科学基金重点项目中得到了应用。